BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THẾ ANH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY THỬ UỐN THỦY LỰC TẢI TRỌNG 63T, DÙNG CHO CÁC PHÒNG THÍ NGHIỆM XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CHẾ TẠO MÁY NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH Hà Nội - 2015 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN - LỜI CAM ĐOAN - PHẦN MỞ ĐẦU - Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY THỬ UỐN THỦY LỰC - 1.1 Đặc điểm phòng thí nghiệm xây dựng nƣớc ta - 1.2 Một số loại máy thử uốn thủy lực giới nƣớc ta - 1.3 Nguyên lý hoạt động phân loại - 12 1.3.1 Nguyên lý hoạt động - 12 1.3.2 Phân loại - 13 1.4 Yêu cầu thiết kế tính máy thử uốn - 15 1.4.1.Yêu cầu thiết kế - 15 1.4.2.Yêu cầu tính máy - 15 1.5 Thí nghiệm đo ứng suất pháp dầm chịu uốn với máy thử uốn - 15 1.5.1.Mục đích thí nghiệm - 15 1.6 Lựa chọn mô hình máy thử uốn thủy lực - 18 Chƣơng 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY THỬ UỐN THỦY LỰC - 25 2.1 Yêu cầu kỹ thuật máy thử uốn thủy lực - 25 2.2 Tính chọn áp suất làm việc hệ thống - 25 2.3 Thiết kế lựa chọn sơ đồ nguyên lý mạch thủy lực - 28 2.3.1 Chức phận sơ đồ nguyên lý mạch thủy lực - 28 2.3.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lí mạch thủy lực hệ thống - 29 2.3.3 Mạch đồng vận tốc xylanh - 36 2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy ép thủy lực - 39 2.5 Tính toán thiết kế phần tử thủy lực - 41 2.5.1.Tính toán thông số kỹ thuật chi tiết phận - 41 1.Tính toán cụm piston-xy lanh thủy lực - 41 Lƣu lƣợng cần cấp cho xy lanh - 51 Tính toán đƣờng ống thủy lực: - 52 Tính toán bơm nguồn - 55 Tính chọn động điện - 64 - Tính chọn van - 64 Chọn rơle áp suất - 69 Chọn đồng hồ đo áp khóa đồng hồ - 70 Chọn mắt thăm dầu nắp đổ dầu - 70 10 Chọn lọc - 70 11 Chọn làm mát - 73 12 Tính toán thiết kế bể dầu - 74 Chƣơng 3: TÍNH KIỂM BỀN KẾT CẤU KHUNG MÁY THỬ UỐN - 78 3.1 Chọn sơ đồ lực tác dụng lên khung máy dạng khung phẳng (hình 3.1) - 78 3.2 Xác định ngoại lực tác dụng lên khung máy - 78 3.3 Xác định nội lực khung máy - 79 3.4 Đặc trƣng hình học mặt cắt ngang nguy hiểm khung máy - 81 3.5 Kiểm tra bền cho khung máy - 82 Chƣơng 4: VẬN HÀNH, BẢO DƢỠNG VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ QUAN - 85 TRỌNG CỦA MÁY THỬ UỐN THỦY LỰC - 85 4.1 Vận hành hệ thống: - 85 4.2 Bảo dƣỡng hệ thống - 87 4.3 Những vấn đề quan trọng máy thử uốn thủy lực - 90 4.3.1 Dầu thủy lực bảo quản - 90 4.3.2 Sự rò rỉ làm kín - 93 4.3.3 Khớp nối thủy lực - 97 4.3.4 Biến dạng đàn hồi hệ thống máy ép thủy lực - 98 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN - 103 - LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Đào tạo sau đại học, Viện Cơ khí, Bộ môn Công nghệ chế tạo máy Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn trân trọng sâu sắc đến GS.TS Trần Văn Địch ngƣời tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn suốt trình nghiên cứu thực đề tài Trong thời gian học tập, nhƣ việc nghiên cứu luận văn đƣợc hƣớng dẫn tận tình thầy cô giáo Bộ môn Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Nhân dịp cho gửi lời cảm ơn tới thầy, cô giáo tận tình giúp đỡ hƣớng dẫn Tuy nhiên dù có nhiều cố gắng nỗ lực thân, song luận văn tránh khỏi thiếu sót hạn chế Kính mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp bổ ích từ thầy cô giáo, bạn đồng nghiệp giúp cho luận văn đƣợc hoàn chỉnh để hạn chế bớt thiếu sót Tác giả Nguyễn Thế Anh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc - LỜI CAM ĐOAN Tôi là: Nguyễn Thế Anh Nơi công tác: Trƣờng cao đẳng xây dựng công trình đô thị Luận văn: Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực tải trọng P = 63T, dùng cho phòng thí nghiệm xây dựng Chuyên ngành: Chế tạo máy Tôi xin cam đoan, luận văn riêng Các số liệu kết trình bày luận văn phát triển, chƣa đƣợc công bố tài liệu Tác giả Nguyễn Thế Anh Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực tải trọng 63 t, dung DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1: Một số loại máy thử uốn thủy lực giới nước ta 11 Hình 1.2: Sơ đồ nguyên tắc hoạt động máy ép thủy lực 12 Hình 1.3: Sơ đồ phân loại máy thử uốn 13 Hình 1.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm cho dầm bê tông cốt thép chịu uốn 16 Hình 1.5: Hình ảnh bố trí thí nghiệm cho dầm bê tông cốt thép chịu uốn 17 Hình 1.6: Biểu đồ mô men nội lực cho dầm bê tông cốt thép chịu uốn 17 Hình 1.7: Máy ép có trụ định tâm 20 Hình 1.8: Máy ép trụ định tâm 22 Hình 2.1: Sơ đồ tính chọn áp suất làm việc hệ thống 25 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lí mạch thủy lực 29 Hình 2.3: Sơ đồ thuỷ lực điều khiển thể tích 31 Hình 2.4 Sơ đồ thuỷ lực điều khiển tiết lưu 31 Hình 2.5 Sơ đồ thuỷ lực với xi lanh tác động chiều 33 Hình 2.6 Sơ đồ mạch thủy lực cho máy thử uốn 34 Hình 2.7 Các xylanh ghép song song không hoạt động đồng 35 Hình 2.8 Các xy lanh ghép nối tiếp hoạt động đồng 37 Hình 2.9 Giai đoạn máy ép 38 Hình 2.10 Giai đoạn máy ép 39 Hình 2.11 Các thành phần xy lanh - piston 40 Hình 2.12 Xy lanh - Piston tác động đơn 41 Hình 2.13 Xy lanh - Piston tác động kép 42 Hình 2.14 Xy lanh - Piston kiểu bậc 43 Hình 2.15 Xy lanh - Piston kiểu pluger 43 Hình 2.16 Các thành phần xy lanh 44 Hình 2.17 Sơ đồ tính chọn đường kính xylanh - piston 48 Hình 2.18 Các thành phần máy bơm 56 Hình 2.19 Các đồ thị lực ép(phần gạch công suất bơm không sử dụng) 58 HVTH: Nguyễn Thế Anh -1- GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực tải trọng 63 t, dung Hình 2.20 Hình ảnh cho bơm nguồn 62 Hình 2.21 Hình ảnh cho động điện 63 Hình 2.22 Van phân phối loại 4/3 66 Hình 2.23 Van phân phối loại DSG-3C3-03-AC220v/50Hz 66 Hình 2.24 Hình ảnh van an toàn MRV-03-P-3 67 Hình 2.25 Hình ảnh van MPCV- 03-W 68 Hình 2.26 Hình ảnh cho rơ le áp suất 69 Hình 2.27 Sơ đồ bố trí lọc 72 Hình 2.28 Kết cấu làm mát nước 73 Hình 3.1 Sơ đồ lực tác dụng lên khung máy thử uốn 76 Hình 3.2 Biểu đồ nội lực Mx, Qy Nz 78 Hình 3.3 Mặt cắt ngang tiết diện A-A 79 Hình 3.4 Mặt cắt ngang tiết diện B-B 80 Hình 4.1.Bảng độ nhớt yêu cầu sử dụng thiết bị Vickers 89 Hình 4.2 Một số loại khớp nối 95 Hình 4.3 Sơ đồ tính toán máy ép 96 HVTH: Nguyễn Thế Anh -2- GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực tải trọng 63 t, dung PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Trên giới có nhiều công ty chế tạo máy ép phục vụ cho ngành công nghiệp nặng nhẹ khác nhau, dùng cho loại mục đích khác nhau, nhƣ máy ép sản xuất giày, máy ép dùng để nong lỗ sản xuất chi tiết máy, máy ép dùng để đột, máy ép dùng để ép gạch, dùng để ép ván dăm… Tuy nhiên tính đa dạng khâu thiết kế loại sản phẩm chƣa có, lí nhu cầu sử dụng mặt hàng không nhiều Nên đa số công ty chuyên sản xuất máy ép nƣớc phần lớn sản xuất theo đơn đặt hàng đối tác Điều dẫn đến thực trạng nƣớc ta chƣa có tổ chức công ty thiết kế chế tạo máy ép hoàn chỉnh, chuyên nghiệp Do kinh nghiệm nhƣ công nghệ chƣa đủ, mà công ty chủ yếu phân phối lại sản phẩm công ty nƣớc nhận đơn đặt hàng Việt Nam đƣa công ty để chế tạo Trong tình hình đó, thực trạng khó khăn đặt cho việc cung cấp loại máy ép thử uốn chuyên dùng cho phòng thí nghiệm xây dựng Việt Nam toán đòi hỏi phải có cách giải phù hợp Hơn nữa, loại máy ép dùng để thử uốn với đặc thù cần gia tăng lực ép cách tuyến tính từ từ đòi hỏi thiết kế với yêu cầu riêng tính sử dụng cho thí nghiệm lại chƣa có nơi Việt Nam thiết kế, chế tạo Do việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy thử uốn thủy lực chuyên dùng cho phòng thí nghiệm xây dựng yêu cầu cấp bách đặt cho kỹ sƣ, cán giảng dạy trƣờng Cao đẳng xây dựng công trình đô thị Đặc biệt loại máy ép thủy lực thử uốn chuyên dùng cho phòng thí nghiệm xây dựng để thử loại tải trọng đa dạng khác phòng thí nghiệm xây dựng nƣớc, nhu cầu thiết cần phải có nghiên cứu thiết kế phù hợp, đáp ứng nhu cầu phục vụ thí nghiệm với loại tải trọng đa dạng trƣờng đại học, cao đẳng HVTH: Nguyễn Thế Anh -3- GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực tải trọng 63 t, dung Mục đích nội dung đề tài: 2.1 Mục đích: Với đề tài nghiêng cứu thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng P = 63 để phục vụ cho phòng thí nghiệm xây dựng trƣờng Cao đẳng xây dựng công trình đô thị Hiện nay, nhà trƣờng sử dụng máy ép lâu đời nên loại máy ép xuống cấp, hoạt động tiến hành thí nghiệm không đạt đƣợc yêu cầu độ xác độ tin cậy cao, điều ảnh hƣởng nguy hiểm đến an toàn ngƣời vận hành, thao tác phòng thí nghiệm Bên cạnh vấn đề tài khó khăn, không gian sử dụng phòng thí nghiệm nhỏ hẹp, nên không đem lại cho nhà trƣờng chọn lựa tùy ý việc mua loại máy ép thủy lực chào bán thị trƣờng Vì mục đích đề tài thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng P = 63 phục vụ cho công tác giảng dạy đào tạo phòng thí nghiệm, phù hợp với điều kiện nhà trƣờng 2.2 Nội dung: Thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng P = 63 bao gồm phần sau: + Nghiên cứu lựa chọn sơ đồ mạch thủy lực + Nghiên cứu thiết kế sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực + Nghiên cứu, thiết kế kết cấu phần khung khí + Bản vẽ lắp phần khung khí máy ép thủy lực + Tính chọn, thiết kế phần tử thủy lực: - Bộ phận tác động: Xy lanh – Piston - Hệ thống Van - Bơm - Đƣờng ống - Hệ thống làm mát dầu - Hệ thống lọc dầu - Thùng chứa dầu - Thân máy ép HVTH: Nguyễn Thế Anh -4- GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực tải trọng 63 t, dung Đối trƣợng nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu luận văn sơ đồ nguyên lý hoạt động máy thủy ép thủy lực, chức năng, nguyên lý hoạt động thông số kỹ thuật phần tử mạch thủy lực, nguyên lý ứng dụng thiết kế loại máy ép thủy lực chuyên dùng cho thí nghiệm nén mẫu vật liệu phòng thí nghiệm xây dựng Phƣơng pháp nghiên cứu, thiết kế Từ phân tích mục đích sử dụng, kết hợp với đặc thù loại máy thử uốn thủy lực dùng cho phòng thí nghiệm xây dựng Đồng thời đánh giá tổng quan đƣợc ƣu, nhƣợc điểm phƣơng án trình nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, luận văn đƣa phƣơng pháp nghiên cứu “Phân tích lựa chọn phương án tối ưu” để đánh giá đƣợc phƣơng án lựa chọn đƣợc phƣơng án tốt Đóng góp luận văn Trong luận văn này, tham vọng giải tất vấn đề cần đặt lĩnh vực thiết kế máy ép thủy lực nói chung máy ép thủy lực thử uốn chuyên dùng cho phòng thí nghiệm xây dựng nói riêng Nhƣng phƣơng pháp phân tích lựa chọn phƣơng án tối ƣu, nên đƣa đƣợc phƣơng án tối ƣu cho việc lựa chọn đƣợc mô hình máy ép thủy lực trụ định tâm, thiết kế loại máy ép dùng cho phòng thí nghiệm xây dựng , loại máy ép có công suất nhỏ, gọn nhƣng lại có độ xác cao, lực ép tăng tuyến tính từ từ điều khiển lực ép nhờ hệ thống điều khiển cấu chấp hành loại van thủy lực nhƣ van tiết lƣu, van phân phối, van an toàn, van chiều, van chống lún Ngoài ra, hoàn thành luận văn này, giải quết toán thiết kế máy ép thủy lực thử uốn P = 63 tấn, cho phòng thí nghiệm xây dựng trƣờng cao đẳng xây dựng công trình đô thị phục vụ cho công tác nghiên cứu giảng dạy nhà trƣờng HVTH: Nguyễn Thế Anh -5- GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 trơn chi tiết chuyển động chống lại lực ma sát, làm kín bề mặt tiếp xúc xy lanh piston, truyền thải nhiệt ngăn ngừa mài mòn Việc chọn loại dầu thích hợp yêu cầu quan trọng làm việc thỏa đáng tuổi thọ hệ thống thủy lực Hai yếu tố quan trọng để chọn dầu thủy lực: ● Chất phụ gia chống mài mòn : loại dầu thủy lực đƣợc chọn phải chứa chất phụ gia cần thiết để bảo đảm đặc tính chống mài mòn cao ● Độ nhớt : loại dầu đƣợc chọn phải có độ nhớt thích hợp để trì màng bôi trơn đầy đủ khoảng nhiệt độ làm việc hệ thống * Những loại dầu thủy lực phù hợp: ● Dầu hộp trục khuỷu : phân loại theo tính năng, kí hiệu chữ SC, SD SE SAE J180 ● Dầu thủy lực chống mài mòn : kí hiệu phổ biến chung cho loại dầu thủy lực Tuy nhiên nhà cung cấp dầu thủy lực sản xuất cung cấp loại dầu có chất lƣợng chống mài mòn ● Những loại dầu qui định khác sản phẩm dầu mỏ, thích hợp hệ thống thủy lực, chúng đáp ứng đƣợc tính chất sau: a Có chủng loại hàm lƣợng chất phụ gia chống mài mòn dựa loại dầu hộp trục khuỷu kí hiệu trên, qua thử nghiệm bơm thủy lực tƣơng tự loại dầu chống ăn mòn b Đáp ứng với đề nghị độ nhớt trình bày bảng dƣới c Có tính ổn định hóa học đầy đủ, trình hoạt động hệ thống thủy lực Bảng dƣơi trình bày độ nhớt yêu cầu để sử dụng thiết bị Vickers hệ thống thủy lực giới công nghiệp HVTH: Nguyễn Thế Anh - 91 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 Phạm vi nhiệt độ hoạt động Kí hiệu độ nhớt theo SAE *** hệ thống (t0 - t0 max) -100 F đến 1300 F (-230C đến 540C) 5W -00 F đến 1800F (-180C đến 830C) -00 F đến 2100F (-180C đến 990C) -500 F đến 2100F (100C đến 990C) 5W – 20 5W-30 10W 10W – 30** 20 - 20W Hình 4.1.Bảng độ nhớt yêu cầu để sử dụng thiết bị Vickers *Nhiệt độ vận hành Nhiệt độ thể bảng nhiệt độ nguội lúc bắt đầu làm việc đến nhiệt độ tối đa vận hành Những qui định khởi động thích hợp đƣợc tuân thủ để bảo đảm bôi trơn đầy đủ suốt trình „‟hâm nóng‟‟ hệ thống trƣớc thức hoạt động Bảo quản dầu thủy lực Chúng ta phải luôn tuân thủ yêu cầu bảo đảm cho hệ thống sẽ: + Phải làm vệ sinh lau rửa toàn hệ thống để loại bỏ chất sơn, mảnh kim loại, xỉ hàn… + Súc rửa, thay lọc thay dầu để ngăn cản thâm nhập chất nhiễm bẩn vào hệ thống + Phải tiến hành cung cấp lọc dầu liên tục để loại bỏ cặn bẩn tạp chất mài mòn ăn mòn tạo trình làm việc hệ thống + Tạo bảo vệ liên tục cho hệ thống tránh ô nhiễm không khí vào hệ thống, cách làm kín hệ thống lọc không khí + Trong trình sử dụng ý đổ mức dầu bảo dƣỡng lọc dầu, lỗ HVTH: Nguyễn Thế Anh - 92 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 thông hơi, bình chứa… + Sự thông khí phải thực cẩn thận việc thiết kế bình chứa hệ thống cách hợp lý đắn, để bảo đảm thông khí dầu thủy lực đƣợc giữ mức tối thiểu 4.3.2 Sự rò rỉ làm kín Sự rò rỉ Chúng ta biết bơm truyền động cho động thủy lực có dung tích nhau, động thủy lực quay với tốc độ nhƣ tốc độ bơm Đƣơng nhiên giả thiết toàn lƣợng dầu thủy lực vào bơm đƣợc phân phối đến động thủy lực tác động làm cho động quay Nhƣng biết rằng, đạt đƣợc 100% hiệu thể tích làm việc hệ thống, lƣợng dầu thủy lực bị rò rỉ hệ thống Một số lƣợng dầu đƣợc định kế hoạch thiết kế để bù cho rò rỉ, số rò rỉ khác dự định Bất kì rò rỉ đƣợc dự tính trƣớc không dự tính làm giảm hiệu làm việc, gây tổn thất công suất Sự rò rỉ vấn đề phải chấp nhận hệ thống thủy lực… Đây phải trả cho lợi ích có phƣơng pháp truyền động công suất khác * Sự rò rỉ bên Sự rò rỉ bên phải đƣợc thiết kế thiết bị thủy lực để cung cấp bôi trơn cho lõi van, trục, piston, ổ bi, cấu bơm phận di chuyển khác thống thủy lực Ngoài ra, số thiết bị điều khiển bù động thủy lực bơm, số van thủy lực, đƣờng ống dẫn rò rỉ đƣợc thiết kế để cung cấp điều khiển xác, tránh piston lõi van làm việc bị „‟giật cục‟‟ dao động Dầu thủy lực không bị đƣờng rò rỉ bên trong, luôn có đƣờng thùng chứa thông qua ống dẫn trở qua rãnh xả đặt biệt đƣợc thiết kế hệ thống HVTH: Nguyễn Thế Anh - 93 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 Tuy nhiên, rò rỉ bên nhiều chắn làm cho cấu dẫn động làm việc chậm lại Sự tổn thất công suất kèm theo nhiệt sinh đƣờng rò rỉ Trong số trƣờng hợp, rò rỉ qua mức van làm cho cylinder bị trôi dạt chí gây lọt dầu thủy lực vào van vị trí trung hòa Trong trƣờng hợp van kiểm soát lƣu lƣợng kiểm soát áp suất, rò rỉ thƣờng làm giảm tác động điều khiển, bị điều khiển Sự mài mòn thông thƣờng làm tăng dòng rò rỉ bên tạo đƣờng dẫn dòng chảy lớn Dầu thủy lực có độ nhớt thấp rò rỉ nhiều loại dầu nặng có độ nhớt cao Do độ nhớt số độ nhớt cân nhắc quan trọng việc tạo ngăn cản rò rỉ bên Sự rò rỉ bên tăng lên theo áp suất, nhƣ áp suất cao tạo dòng chảy lớn qua ống định cỡ Vận hành áp suất cao áp suất qui định làm tăng thêm nguy hiểm tạo nhiệt rò rỉ qua mức bên trong, điều gây tác động có hại cho hệ thống Đệm kín bên bị vỡ rách mở đƣờng dẫn dòng rò rỉ lớn làm đổi hƣớng toàn phân phối bơm Khi điều xãy ra, thiết bị ngừng hoạt động… ngoại trừ dòng thủy lực rò rỉ nhiệt tạo đƣờng ống dẫn *Sự rò rỉ bên Đến thời điểm chƣa có tìm thấy hữu dụng rò rỉ bên Sự rò rỉ bên kết hợp với tác hại rò rỉ ben tạo điều kiện làm việc không phù hợp Nó tạo cố việc giữ vệ sinh phân xƣỡng, nhà máy, rò rỉ bên gây nguy hiểm, gây tốn Nói ngắn gọn điều không muốn xảy Sự thiết đặt không xác kỹ thuật bảo dƣỡng nguyên nhân gây rỏ rỉ bên Các mối nối rò rỉ chúng không gá lắp xác với nhau, va đập rung động đƣờng ống làm chúng rung lắc bị lỏng cac mối nối Để ngăn chặn điều này, sử dụng giá đỡ đƣờng ống thích hợp Bản thân thiết bị thủy lực bị rò rỉ chúng đƣợc lắp ráp thiết đặt cách xác Tuy nhiên, có hƣ hỏng đƣờng ống xả, áp suất tăng qua HVTH: Nguyễn Thế Anh - 94 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 mức, có nhiễm bẩn làm cho đệm kín bị rách vỡ, bị thổi lủng gây rò rỉ bên thiết bị thủy lực Sự làm kín Sự làm kín, theo quan niệm rộng tất công việc thực để giữ dầu thủy lực nguyên đƣợng ống dẫn nó, trì áp suất dòng chảy giữ vật liệu lạ bụi bẩn không cho xâm nhập vào hệ thống thủy lực Khi muốn ngăn cản hoàn toàn rò rỉ, cần sử dụng phƣơng pháp làm kín tuyệt đối Còn phƣơng pháp làm kín không tuyệt đối kiểu làm kín cho phép rò rỉ để bôi trơn Trong hầu hết thiết bị thủy lực chúng ta, làm kín không tuyệt đối thƣờng đƣợc thực cách lắp ráp chi tiết gần sát với Lực màng dầu mỏng mà chi tiết trƣợt lên làm tạo đệm kín hiệu loại đệm kín tuyệt đối, phải cung cấp loại vật liệu phận làm kín thật Những thiết bị, vật liệu ứng dụng làm kín thƣờng đƣợc phân thành loại, đệm kín tĩnh đệm kín động, tùy theo thiết bị đƣợc làm kín di chuyển tƣơng chi tiết khác *Các loại đệm kín tĩnh Đệm kín tĩnh thƣờng đƣợc đặt phận không di chuyển tƣơng Những loại đệm kín găng làm kín loại đệm kín tĩnh, chúng thƣờng đƣợc sử dụng để làm kín mối liên kết chi tiết Các loại đệm kín ren ống (pipe), vòng đệm kín sử dụng với khớp nối ống tube, đệm kín đầu nắp chụp van nhiều loại đệm kín khác gắn phận không chuyển động đƣợc phân loại đệm kín tĩnh *Các loại đệm kín động Loại đệm kín động đƣợc ứng dụng nơi có chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay chi tiết đƣợc làm kín với Ví dụ, đệm kín piston ống lót cylinder thủy lực đệm kín trục truyền động bơm hay động thủy lực Các loại đệm kín động nhiều loại khác nhau, yêu cầu phải có kiến thức chuyên sâu loại đệm HVTH: Nguyễn Thế Anh - 95 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 *Những loại vật liệu làm kín Những loại vật liệu làm kín thiết bị thủy lực chủ yếu da thuộc, lie loại sợi tẩm Điều làm ngạc nhiên chúng ta, trông thấy thiết bị đệm kín đƣợc trƣng bày loại vòng đệm chữ O, vòng đệm chữ T loại đệm kín gờ Những loại đệm kín đƣợc chế tạo nhờ phát triển cao su nhân tạo hay cao su tổng hợp thời gian Chiến tranh Thế giới II Loại cao su thiên nhiên không thích hợp với sản phẩm dầu mỏ, bị dãn nở phồng rộp môi trƣờng dầu mỏ Cao su tổng hợp elastomer loại vật liệu có nhiều chức hợp thành… chúng thích hợp với điều kiện, trạng thái cần làm kín Hầu hết loại vật liệu làm kín xem xét hệ thống thủy lực đƣợc chế tạo loại vật liệu tổng hợp này: Nitril (buna N), Silicon, Neoprene, Teflon, Butyl Ngăn ngừa rò rỉ Có yếu tố chung tham dự vào trình ngăn ngừa rò rỉ Kết cấu làm giảm đến mức tối thiểu rò rỉ, kiểm soát điều kiện vận hành lắp đặt xác *Dạng cấu tạo chống rò rỉ Việc sử dụng ren thẳng, mặt bích gắn đệm kín góp phần làm giảm nhiều rò rỉ bên ngoài… đặt biệt với đệm chế tạo sau Hiện nay, hầu hết mối nối liên kết sử dụng vòng đệm kín chữ O, loại có xu hƣớng rò rỉ loại đệm ren ống đƣợc làm côn Những loại van đƣợc gắn phía lƣng đƣợc làm kín vòng đệm chữ O đệm Các ống pipe nối vào phẳng mặt bích cố định, việc sử dụng băng teflon làm giúp cho mối liên kết chắn hơn, tránh đƣợc rò rỉ Khi lắp ráp thêm phân phối giảm đƣợc nhiều khả rò rỉ Bộ phân phối khối phẳng đƣợc gắn thiết bị thủy lực, khối có đƣờng dẫn nối liền với van, loại bỏ đƣợc nhiều đƣờng ống dẫn Nếu có chỗ để gắn phân phối van thiết bị máy, mạch thủy lực phức tạp đƣợc đơn giản hóa, với đƣờng nối bên hơn, cần đƣờng HVTH: Nguyễn Thế Anh - 96 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 ống áp suất trở đƣờng ống đến cấu tác động *Các điều kiện vận hành Kiểm soát đƣợc điều kiện vận hành điều quan trọng tuổi thọ đệm kín Một đệm kín trục đệm kín đẩy piston tiếp xúc với môi trƣờng không khí làm cho tuổi thọ bị rút ngắn cách đáng kể môi trƣờng ẩm, muối, bụi bẩn chất ô nhiễm làm mài mòn đệm kín Nếu bảo vệ đƣợc đệm kín khỏi môi trƣờng làm việc không thỏa đáng, điều đáng ngại cho thiết bị 4.3.3 Khớp nối thủy lực Khớp nối đƣợc chế tạo từ gang dẻo thép rèn, không đƣợc phép dùng gang xám Chúng đƣợc làm ren gắn mặt bích để sử dụng với đƣờng ống dẫn, chúng gắn bích dùng mối ghép loại ép căng để sử dụng với loại ống tube Những loai khớp nối sử dụng sức ép đƣợc làm loe miệng loại cặp chặn vào Do mối nối ống dẫn làm ren, nên chúng dễ bị rò rỉ, nên tránh dùng khớp nối, hầu hết thiết bị đại Tuy nhiên, phải sử dụng khớp nối ren với đƣờng ống, đƣờng ren phải đƣợc cắt ren với ống, đƣờng ren phải đƣợc lắp ráp với hỗn hợp bảo vệ để làm kín mối nối bảo vệ đƣờng ren không bị gỉ sét Các khớp nối mặt bích đƣợc làm ren hàn với đầu ống Các mặt bích lắp ráp thƣờng sử dụng loại đệm kín loại vật liệu mềm để đảm bảo mối liên kết kín khít, không bị rò rỉ Hình dƣới ( H ì n h ) hình ảnh số khớp nối sử dụng máy ép thủy lực đƣợc thiết kế a) HVTH: Nguyễn Thế Anh b) - 97 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 c) Hình 4.2 Một số loại khớp nối a Khới nối thủy lực dạng khuỷu vuông góc b Khớp nối thủy lực dạng nối thẳng đồng tâm c Khớp nối thủy lực ba ngả dạng chữ T 4.3.4 Biến dạng đàn hồi hệ thống máy ép thủy lực Khi máy ép thực nguyên công công nghệ é p máy có tích tụ lƣợng lƣợng biến dạng đàn hồi chi tiết kim loại chất lỏng Trong số trƣờng hợp, lƣợng tích tụ hệ thống máy ép thủy lực (năng lƣợng sau máy thực hành trình công tác) gần lớn so với công có ích mà máy ép thực Ta cần xác định thể tích chất lỏng, trị số hành trình piston lƣợng lƣợng tích tụ (làm biến dạng chi tiết kim loại chất lỏng) Trên hình dƣới (hình 4.2) trình bày sơ đồ tính toán máy ép Độ cứng xà ngang dƣới đƣợc lấy lớn vô Bỏ qua gia tốc tƣơng đối hƣớng vuông góc với hƣớng tác động lực mà lực ý nghĩa thực tế, ta nhận đƣợc: - Lƣợng thay đổi thực tế cylinder có tăng đƣờng kính dƣới tác dụng áp suất chất lỏng: v1   t c 2E D2 L HVTH: Nguyễn Thế Anh (4.1) - 98 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 Ta có biểu thức tính toán sau đây: Vì: Suy ra: t  t E  D D V1   D và: D  t E D (4.2) D L (4.3) Hình 4.3 Sơ đồ tính toán máy ép Sự tăng thể tích Cylinder bị kéo dài theo chiều trục: pF L (4.4) V2  E Fc Vì: L  pF  L pF L Suy ra:    (4.5)  EFc E L EFc Thể tích phụ thêm chất lỏng cylinder bù cho lƣợng ép cán piston: pF L V3  (4.6) E Fc HVTH: Nguyễn Thế Anh - 99 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 * Trong đó: ΔD – lƣợng thay đổi (gia số) đƣờng kính cylinder; ΔL – gia số chiều dài cylinder; ct – ứng suất tiếp tuyến thành bên cylinder; E – môđun đàn hồi thép; D – đƣờng kính cylinder; L – chiều dài cylinder công tác; p – áp suất cao chất lỏng công tác; Fcπ – diện tích tiết diện cán piston F – diện tích bên cylinder công tác; Lπ – chiều dài cán piston piston - Lƣợng biến đổi tổng cộng thể tích đƣờng ống cylinder, có tăng đƣờng kính chúng, đƣợc xác định theo biểu thức: V4  * Trong đó: ( t c Vc   t T VT ) (4.7) E σtT - ứng suất tiếp tuyến đƣờng ống dẫn; Vc VT thể tích bên cylinder đƣờng ống (với chiều dài Lm) - Thể tích phụ thêm chất lỏng cylinder bù lƣợng dãn dài cột: (4.8) pF Lk V5  E Fk (trong đó: Lk Fk - chiều dài diện tích cột) - Thể tích bù cho nén chất lỏng đƣờng ống cylinder: V6  P (VT  V0  Vx  Vp ) (4.9) El HVTH: Nguyễn Thế Anh - 100 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 * Trong đó: El – môđun đàn hồi chất lỏng (trong điều kiện thực tế cylinder chất lỏng nguyên chất, mà hỗn hợp chất lỏng khí, môđun đàn hồi hỗn hợp nhỏ nhiều so với El) V0 – thể tích có hại cylinder có nghĩa thể tích chất lỏng công tác cylinder xà ngang di động vị trí tận Vx Vp – thể tích gây hành trình không tải hành trình công tác piston Thể tích chất lỏng công tác cần thiết để bù cho lƣợng biến dạng phần kim loại chất lỏng: T pF L Lk L p c Vb  ( t VT   T Vn )  (   )  (VT  V0  Vx  Vp ) E E Fc Fk Fc El (4.10) Chiều dài hành trình piston cần thiết để bù cho thay đổi thể tích gây biến dạng phần kim loại chất lỏng: Lb  Vb F (4.11) Thế tích tụ hệ thống thủy lực: u pH Lb (4.12) (PH - lực ép định mức máy) * Kết luận chương 4: - Vận hành bảo dƣỡng phải đôi với trình hoạt động máy Muốn vận hành tốt máy phải đƣợc kiểm tra bảo dƣỡng định kỳ thƣờng xuyên theo yêu cầu thiết kế máy - Trƣớc vận hành phải kiểm tra để đảm bảo yêu cầu quy trình khởi động ban đầu đƣợc tốt Cụ thể cần phải có yêu cầu nhƣ sau: HVTH: Nguyễn Thế Anh - 101 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 + Bơm động cần có cửa thoát đƣợc thông với áp suất khí trời để loại bỏ không khí + Cổng thoát phải đƣợc thông với không khí dầu chảy + Không khởi động bơm cánh van khi: Van bị đóng kín; Bộ tích trữ đƣợc nạp; Vòng làm việc kín với động thủy lực + Các van điều khiển loại có mạch nhánh, bơm đƣợc khởi động cách định tâm lõi van - Bơm phận quan trọng để tạo áp suất hoạt động hệ thống, vận hành bơm cần lƣu ý số điểm nhƣ sau để trình vận hành đƣợc tốt tránh hỏng hóc sau Do cần lƣu ý số điểm nhƣ: Tránh vận hành tốc độ Tránh tƣợng thiếu hụt dầu Tránh tạo chân không ngõ nạp bơm - Phần lớn hƣ hại hệ thống thủy lực có nguyên nhân từ ô nhiễm dầu thủy lực Để khắc phục tình trạng ta cần biện pháp phù hợp nhƣ: Bộ phận lọc cần đƣợc gắn vào hệ thống cách chắn Kkích thƣớc đủ lớn để chuyển lƣu chất qua Khi nạp dầu cho thùng dầu cần dùng lọc nhƣ lƣới lọc Thùng dầu phải đƣợc gắn khóa xả dầu để chảy hết dầu - Trong trình làm việc, dầu thủy lực phải chịu áp lực lớn, làm cho lƣợng dầu thủy lực bị rò rỉ khỏi hệ thống qua mối nối đƣờng ống, nắp đậy, loại van, trục ổ lăn điều dẫn đến nhiều tác hại cho hệ thống Thông thƣờng có hai dạng rò rỉ dạng rò rỉ bên rỏ rỉ bên chúng có tác hại đến hệ thống thủy lực HVTH: Nguyễn Thế Anh - 102 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN A Kết luận Các máy ép thủy lực cho phép tạo lực lớn hành trình dài đầu ép cách tƣơng đối dễ dàng, tạo lực điểm hành trình, loại trừ tải; thực việc kiểm tra trị số lực tạo ra; giữ chi tiết dƣới áp suất; điều chỉnh tƣơng đối đơn giản tốc độ hành trình công tác Qua việc tính toán thiết kế tham khảo số tài liệu máy ép thủy lực Tôi rút số kết luận sau: Một số thông số đƣợc lựa chọn theo kinh nghiệm, số chi tiết đƣợc tiêu chuẩn hóa nhƣ cylinder, piston, loại van, đƣờng ống Kết cấu máy đơn giản Quá trình vận hành máy đơn giản Máy phải đƣợc lau chùi để đảm bảo vệ sinh Nhƣợc điểm: Khâu vệ sinh máy gặp khó khăn B Đề xuất ý kiến Để tăng hiệu sử dụng máy ép thủy lực ta thực cách chọn lựa cách tối ƣu thông số kết cấu tƣơng ứng Lựa chọn tối ƣu thông số cách sử dụng phƣơng pháp tiếp cận hệ thống kết hợp với phƣơng pháp lập chƣơng trình động Phƣơng pháp dùng để tạo thiết bị dập thủy lực có hiệu cao, có xét đến môi trƣờng xung quanh hệ thống, yêu cầu trình công nghệ chi tiết riêng trạm máy ép, phƣơng pháp cho phép đƣa nhận định triển vọng phát triển ngành chế tạo máy ép HVTH: Nguyễn Thế Anh - 103 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 * Dưới trình bày đề xuất ý kiến sau hoàn thành đề tài: Xây dựng hệ thống mạch thủy lực điều khiển chƣơng trình số Thêm vào mạch thủy lực tích trữ nhằm làm giảm rung động hệ thống, làm cho hệ thống vận hành êm dịu Ngoài sử dụng van treo tải để đảm bảo độ an toàn cho ngƣời sử dụng nhƣ thuận lợi cho trình gia công chi tiết Thiết kế mạch thủy lực điều khiển van sử dụng đƣợc áp suất Từ điều chỉnh đƣợc lực tác dụng lên mẫu thí nghiệm vận tốc ép Theo công thức: F = A.p Do vậy, A = const, F có mối quan hệ bậc P HVTH: Nguyễn Thế Anh - 104 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đinh Bá Trụ, Nguyễn Trường An Máy ép thủy lực Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự, 2005 Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chi, Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận Thủy lực máy thủy lực (Tập I, II) Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, 1972 Nguyễn Ngọc Cẩn Truyền động dầu ép máy cắt kim loại Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, 1974 Nguyễn Hải Đăng Bài giảng máy thiết bị thủy khí Trường ĐH Nông Lâm, Tp HCM, 2013 Thái Thế Hùng, Đặng Việt Cương, Nguyễn Nhật Thăng, Nhữ Phương Mai, Hoàng Thị Bích Thủy, Trần Đình Long Bài tập sức bền vật liệu NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2008 Amanda Bordelon Manual for Three-Point Bending Single-Edge Notched Fracture Test with Plain or Fiber-Reinforced Concrete The University of Utah, 2008 J.L Esteves, A.T Marques Optimizing the Strengthening and Reinforcement of Concrete INEGI – Institute of Mechanical Engineering and Industrial Management, Leça doBalio, Portugal HVTH: Nguyễn Thế Anh - 105 - GVHD: TS Trần Văn Địch ... dung: Thiết kế máy ép thủy lực có tải trọng P = 63 bao gồm phần sau: + Nghiên cứu lựa chọn sơ đồ mạch thủy lực + Nghiên cứu thiết kế sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực + Nghiên cứu, thiết kế kết cấu... quan máy thử uốn thủy lực Chƣơng 2: Thiết kế kỹ thuật máy thử uốn thủy lực Chƣơng 3: Tính toán kiểm bền khung máy thử uốn thủy lực Chƣơng 4: Vận hành,bảo dưỡng vấn đề quan trọng máy ép thủy lực Kết... 14 - GVHD: TS Trần Văn Địch Nghiên cứu thiết kế máy thử uốn thủy lực, tải trọng 63 1.4 Yêu cầu thiết kế tính máy thử uốn 1.4.1.Yêu cầu thiết kế Tất máy móc thiết kế chế tạo có yêu cầu kỹ thuật